CN102795776A - 利用白云石生产微晶板材的配方和生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明利用白云石生产微晶板材的配方和生产工艺，利用白云石为主要原料，配以石英砂，生产微晶板材的配方和生产工艺，配方包括白云石砂(粉)、石英砂(或粉)、工业氧化铝、工业纯碱、工业碳酸钡、碳酸钙、着色剂、氧化剂及澄清剂，其主要生产工艺是将上述原料混拌均匀，放入熔化窑炉内经1450～1580℃熔化成玻璃液，再经水淬成0～6mm颗粒，装入模具后进入晶化窑内经850～1180℃晶化烧成，晶化保温时间10～100分钟，然后退火出窑，经脱模、研磨、抛光、切割、包装后即得微晶板成品，本发明具有产品原料来源广泛易得，成本低，晶化时间短，生产效率高，节省能源，不加着色剂情况下产品精白如钰、高贵雅丽等特点。

Description

利用白云石生产微晶板材的配方和生产工艺

技术领域：

本发明属于一种建筑建材行业，特别是利用丰富而又廉价的白云石生产微晶板材的配方和生产工艺。

背景技术：

1、我国白云石的现况、应用和用途

白云石主要成分是碳酸钙和碳酸镁的复盐，分子式为CaCO₃·MgCO₃，六方晶系，比重2.80～2.99，莫氏硬度3.5～4.5，理论组成为CaO 30.41％、MgO 21.87％、CO₂ 47.72％，CaO/MgO比为1.39，一般白云石含氧化钙29～33％、氧化镁16～22％，还含有少量的氧化铁(Fe₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)等。

白云石是自然界中广泛分布的一种矿物，主要有沉积和热液两种成因。它通常存在于结晶石灰岩以及其它富含镁的变质岩中，部分产于热液矿脉和碳酸盐岩石的孔穴内，偶而作为各种沉积岩的胶结物，它是组成白云岩、白云质灰岩的主要矿物，也是岩浆成因的碳酸岩的主要组成矿物之一，为碳酸盐岩中最常见的一种造岩矿物。

白云石特征、一般用途及应用领域。白云石具有玻璃光泽，菱面体解理完全，莫氏硬度3.5～4，比重2.85～3.2，遇冷稀盐酸时缓慢起泡，是组成白云岩的主要矿物。白云石可以作为碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂、造渣剂、水泥原料、玻璃熔剂、窑业、肥料、建筑与装饰用石材、油漆、杀虫剂与医药等各种用途，部分白云石可作提取镁的原料，以及生产玻璃和陶瓷的原料。可用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工以及农业、环保、节能等领域。

从历史上的建筑物来看，白云石用作外墙表面，经受风化或侵蚀的能力比大理石和石灰石要强，因为其方解石含量少，所以对大气的污染(主要以酸为主)耐候性较强，但日久天长，后，亦极易受污，而且维护不易且费用高。总的来说，大理石、白云石和石灰石都属于材质较软的石材，因此在施工过程中以及日后的使用过程中都极易受到外界的污染，暴露出其耐污性差的弱点，如易受雨水、污垢等污染。较花岗石而言，这三种石材透水性高，更容易受到污染。为解决这一问题，本发明为充分利用自然界的白云石提供了一条切实可行的方法。

自然界分布情况：在自然界中分布广且易于获取。中国白云石资源丰富，品质优良，我国是世界上白云石矿资源丰富的国家之一，主要分布在山东、河南、河北、江苏、江西、安徽、东北三省等等。

综上所述，我国白云石几种主要用途：(1)最常见的是碱性耐火材料和高炉炼铁的熔剂造渣剂、水泥原料、玻璃熔剂。这样的用途明显属于高能耗低附加值产品，开发利用价值极为低下。(2)部分白云石可作提取镁的原料，以及生产传统玻璃和陶瓷的原料。(3)再者就是应用于农业上，尤其是酸性土壤上，补充植物钙和镁的吸收损失，改良土壤和改善植物对土壤酸性物质的吸引利用。白云石虽然在自然界中蕴藏量丰富，面广量丰，但毕竟是不可再生资源，在开发应用时，取最短的工序，最可能简单的方法，以低成本、高质量，提高市场竞争能力。本发明为丰富的白云石充分利用提升其产业价值提供了一条切实可行的方法。

2、微晶板材技术现状

微晶板材，又称玻璃陶瓷，具有优良的理化性能，其莫氏硬度为5.5～8，抗压强度为360～680MPa，抗折强度为30～70MPa，抗冲击强度为2.0～4.8Kg/cm²，光泽度为90～110光泽单位，膨胀系数为(1～80)×10^-7/℃，吸水率＜0.05％，具有良好的耐酸碱性能，因此被广泛用作建筑装饰材料、台面板材、管材、铸件、密封件等，经抛光后的板材产品表面具有美伦美幻、感观高雅的纹理和晶莹柔和的光泽，更受到建筑设计界和业主的青睐。正是因为具有这些色泽美观、外表华丽、耐磨损、不退色、耐腐蚀、安全、环保、卫生、自洁等特殊性能，使微晶板材成为二十一世纪天然石材和陶瓷面砖的最佳替代产品，成为国际流行的环保建筑装饰新材料，被广泛应用于中高档级宾馆、饭店、商场、写字楼、车站、机场、住宅等建筑物中，用于内、外墙、地面、台面的装饰装潢以及市场上其它众多的中高档建筑如宾馆、商场、邮局、电信局、医院、银行、电力、城市建设等公共场所。

在欧、美、俄、日国家，微晶板材的研究起步较早，微晶板材七十年代开始流行，目前只有少数工业比较先进的国家如美国、前苏联和日本能组织工业化生产，他们是用纯化学原料SiO₂，Al₂O₃，CaO等配制而成，其生产方法主要有两种，一种是压延法，先将微晶板材原料机压成型，然后再进行晶化；另一种是水淬法，先将微晶板材原料熔化成玻璃渣料，再机压成型或利用匣钵成型，最后进行晶化。在起始阶段，产品主要使用矿渣与其它玻璃原料混合熔化后，采用压延法工艺生产制成平板结晶化玻璃，再经抛磨后，使之具有漂亮花纹的板材，用于建筑装饰。

微晶板材采用清洁的生产技术，生产过程中不产生污染物，并可大量利用矿产碎荒料作为生产所需原料，变废为宝，节省自然资源，故早在1987年就被国际环保组织认定为“可持续发展的绿色建材”。二十多年来，微晶板材以其独特优越的美感、高档质感、理化性能指标以及“安全、健康、卫生”的环保性能已被世界各国的建筑行业所认同，并广泛应用于地铁、宾馆、酒楼、机场、商业大厦等各类高级场馆中。

发明内容：

本发明利用白云石，经简单粗碎加工后，用来生产微晶板材的配方和相应的生产工艺，就是针对国内大量的白云石作为主要原料，配以石英砂，添加部分辅助原料，可以不用或少用金属氧化物，生产微晶板材，而且颜色可以根据添加着色剂进行调整，大大降低生产成本，降低晶化温度，缩短晶化保温时间，提高劳动生产率，节省能源。

本发明利用资源丰富的白云石，经简单粉碎后为主要原料，配以石英砂，生产微晶板材的配方和生产工艺，辅助原料主要有工业氧化铝、碳酸钙粉、助熔剂工业纯碱、工业硼砂、工业氧化锌、着色剂、氧化剂、澄清剂等，这些辅助原料合理的搭配使用对于生产微晶板材十分有利，尤其是着色剂的选择和适量应用，可以生产出玉青色、绿色、蓝色、灰色、黄色、黑色等等其它颜色微晶板材，而且生产白色微晶板材产品更加晶莹亮丽，同时大大降低生产成本。

本发明利用白云石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺包括下列步骤：

1.混合原料：将原料按下列粒度、重量百分比混合在一起，混拌均匀：

其中所说的着色剂包括Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对微晶板材具有着色效果的原料；

2.高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1450～1580℃；

3.水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0～6mm的颗粒料；

4.装模：将上述粒料装入模具内；

5.加热晶化：将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度850～1180℃，晶化保温时间10～100分钟；

6.出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150～250℃，时间3～10小时，出窑冷却；

7.脱模：出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；

8.加工处理：对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。

本产品生产工艺采用水淬烧结晶化法，水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。

其生产工艺流程图如下：

原料→混合→熔化→水淬→入模→晶化处理→出窑→检验→磨抛→切割→检验→包装→成品

用本发明的生产工艺生产的微晶板材，结构主晶相为β-硅灰石和透辉石，该种微晶板材的机械性能及理化指标为：

本发明与现有技术比较其主要优点是，利用资源丰富的白云石，经简单粉碎后为主要原料，配以石英砂，生产优质微晶板材，大大降低原料成本，降低晶化温度和缩短晶化时间，可连续生产，从而提高生产效率，产量提高，节省能源，提高企业经济效益。

下面结合实施例做进一步描述。

实施例一

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1480℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1160℃进行晶化，晶化保温时间60分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到白色微晶板材成品。

实施例二

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1500℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1150℃进行晶化，晶化保温时间40分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到精白玉色微晶板材成品。

实施例三

将上述原料混合在一起混拌均匀，放入熔化炉内经1550℃温度熔化成玻璃液，再经水淬成6mm以下的颗粒料，装入模具内，放入晶化窑内加热至1120℃进行晶化，晶化保温时间80分钟，然后退火冷却，冷却至200℃，时间5小时，出窑后经脱模、研磨、抛光、切割得到浅灰色微晶板材成品。

Claims (4)

1.利用白云石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺，

其特征在于包括下列步骤：

(1)拌料：将原料按下列粒度、重量百分比混合在一起，混拌均匀：

其中所说的着色剂包括Cr₂O₃、CoO、CuO、氧化镍、氧化亚镍、氧化铁、氧化锰、镉红、镉黄、硒粉等等对微晶板材具有着色效果的原料；

(2)高温熔化：将上述混合原料放入玻璃熔化炉内熔化成玻璃液，熔化温度1450～1580℃；

(3)水淬：使玻璃液流入水槽内，水淬成直径0～6mm的颗粒料；

(4)装模：将上述粒料装入摆放好的模具内；

(5)加热晶化：将上述布好粒料的模具放入晶化窑炉内加热晶化，晶化温度850～1180℃，晶化保温时间10～100分钟；

(6)退火出窑：在晶化窑内退火，退火至温度150～250℃，时间3～10小时，出窑冷却；

(7)脱模：出窑冷却，把模具内的半成品即微晶毛板取出，放置微晶毛板区域，待加工；

(8)加工处理：对微晶毛板进行研磨、抛光、切割，包装为成品，待售。

2.根据权利要求1所述的利用白云石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于白云石要求如下：

白云石的粒度在0.1～2.2mm最为适宜；

白云石其主要成分是碳酸钙和碳酸镁的复盐，分子式为CaCO₃·MgCO₃，六方晶系，比重280～2.99，

莫氏硬度3.5～4.5，含有少量的氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、三氧化二铁(Fe₂O₃)等杂质。

3.根据权利要求1所述的利用白云石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于水淬烧结晶化法是将特定的配合原料熔化成玻璃液流出，经水淬压片后，成为特定范围细度的小颗粒，然后干燥铺放在特制耐火材料模具上，进入晶化窑炉，完成热处理受控晶化过程而成为微晶毛板，出窑冷却后，再进行磨抛处理，切割包装为成品。本生产工艺独到之处是应用了表面玻璃粒料预处理工艺和多阶段工序的受控晶化热处理工艺新技术，并使用国内外先进水准的热工界面柔性调整控制系统技术，最大限度地缩小了在窑内燃烧过程中的各个阶段性温差，确保形成产品的最低可控制平整度指标，并使得产品表面晶纹和立体效果达到最佳状态，从而使产品各项综合性能指标得到大幅度提高。

4.根据权利要求1所述的利用白云石为主要原料生产微晶板材的配方和生产工艺，其特征在于其生产工艺流程是：原料→混合→熔化→水淬→入模→晶化处理→出窑→检验→磨抛→切割→检验→包装→成品。

用本发明的生产工艺生产的微晶板材，结构主晶相为β-硅灰石和部分透辉石，该种微晶板材的机械性能及理化指标为：